DE4038613C2 - Mehrzylindrige Hochdruckplungerpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrzylindrige, vorzugsweise dreizylindrige Hochdruckplungerpumpe mit mehreren, nebenein­ ander angeordneten, die Plunger aufnehmenden als axial ver­ spannte Druckhülsen ausgebildeten Zylindern in einem Pumpen­ kopf. Jedem Zylinder zugeordnet ist in axialer Ausrichtung mit dem Zylinder ein einem Saugraum vorgeschaltetes Druckventil, wobei jeder Plunger von einem Zylinder umgeben ist. Solche z. B. aus DE 34 04 520 A1 bekannten drei- oder mehr­ kolbigen Plungerpumpen sind konstruktiv aufwendig und arbeiten bei Drücken im Bereich bis 1300 bar hinsichtlich des auftre­ tenden Verschleißes der Zylinder und der Möglichkeit der Abdichtung gegen Austritt von Leckwasser zufriedenstellend. Bei höheren Drücken, insbesondere über 2000 bar, treten einer­ seits nach einer bestimmten Betriebsdauer Risse im Zylinder auf, und die Dichtung ist nicht mehr zufriedenstellend. Diese Nachteile treten insbesondere dadurch auf, daß infolge von elastischen Verformungen im Rhythmus der Plungerhübe bei Überschreiten einer bestimmten Druckschwelle sich zwischen einzelnen Bauteilen, wie Pumpenkopf und Zylinder, und an der Plungerdichtung durch die erhebliche Lastwechselwirkung der Plungerhübe Spielräume bilden, die sich jeweils wieder schließen müssen und somit bei längerem Betrieb die genannten Schäden hervorrufen.

Aus DE 34 06 850 C1, insbesondere deren Fig. 2, ist weiterhin eine Pumpe mit in Bezug auf den Pumpenzylinder senkrecht und einander gegenüberliegend angeordnetem Saug- und Druckventil bekannt. Dort sind die die Ventile umgebenden Buchsen und an ihrem einen Ende die den Plunger umgebende Verteilerhülse von Ringspalten umgeben, die über eine Bohrung in der das Druckventil umgebende Buchse mit dem Druckraum hinter dem Druckventil in Verbindung stehen. Dadurch werden diese Bauteile durch einen hydrostatischen Außendruck vorgespannt. Diese Maßnahme läßt sich nicht auf die hier beschriebene Pumpe, bei der Zylinder und Ventile axial ausgerichtet sind, anwenden, da hier die Buchsen der Ventile ohne Ringspalt eingesetzt sind, was zu einer konstruktiven Vereinfachung führt. Auch diese Pumpe arbeitet nur bei Drücken bis zum Bereich von 1300 bar zufriedenstellend.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Pumpe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie auch bei Drücken im Bereich von 4000 bar lang­ fristig zufriedenstellend arbeitet, ohne daß Schäden am Zylinder oder an der Dichtung auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merk­ male gelöst.

Hierbei wird davon ausgegangen, daß mehrfache Lastwechsel, die bei drei Zylindern während einer Kurbelwellenumdrehung des Pleuelstan­ genantriebs dreimal auftreten, von den lastwechselgefährdeten Teilen da­ durch ferngehalten werden können, daß deren Umgebung mit einem Bereich etwa konstanten Drucks verbunden wird. Das ist der Druckraum der mitein­ ander in offener Verbindung stehenden Druckräume der einzelnen Zylinder. Dadurch, daß die Pleuelstangen der einzelnen Plunger im Winkel von 120° an der Kurbelwelle des Pumpenantriebs angelenkt sind, überlappen die Druckanstiegs- und Druckabfallkurven der Plunger einander, so daß insge­ samt im genannten Druckraum nur geringe Druckschwankungen bzw. Restpul­ sationen herrschen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

In der beigefügten Abbildung ist eine Ausführungsform einer Hochdruckplungerpumpe im Längsschnitt durch dem Pumpenkopf im Bereich eines Zylinders dargestellt.

Im Pumpenkopf 1 ist, abgedichtet durch nicht näher bezeichnete Dichtungen, z. B. einen O-Ring und einen Backring aneinanderliegend, ein als Druckhülse 2 ausgebildeter Zylinder gelagert. Ein Zwischenraum 4 zwischen der hydrostatisch gepanzerten Druckhülse 2 und dem Pumpenkopf steht über eine hier nicht gezeichnete, gegebenenfalls durch den Pumpen­ kopf 1 geführte Leitung mit einem Druckraum 3, der mit den Druckräumen der weiteren Zylinder über hier ebenfalls nicht gezeichnete Leitungen verbunden ist, in Verbindung, so daß in diesem Zwischenraum 4 unabhängig vom jeweiligen Druck im Zylinderinnenraum bei Bewegung des Plungers 7 nahezu konstanter Druck herrscht, und somit die Druckhülse 2 von außen konstant hydrostatisch belastet ist.

Die Druckhülse 2 ist zwischen einem Verspannstück 5 und einem aus zwei miteinander verschrumpften Teilringen 6a, 6b bestehenden Ver­ spannstück fest eingespannt, wodurch eine Abdichtung gegen radialen Wasseraustritt an beiden Enden der Druckhülse 2 erreicht wird. Die Abdich­ tung wird noch durch eine Abschrägung der Stirnwände 2a der Druckhülse 2 verbessert, da dadurch eine metallisch verformbare Dichtung, die der Tendenz einer Spaltbildung immer wieder entgegenwirkt, geschaffen ist.

Das als Zentralventil ausgebildete Verspannstück 5 stellt über Leitungen 5a eine Verbindung zu einem Saugraum 9 her und hält anderer­ seits ein in einer Ausnehmung 2b der Druckhülse 2 untergebrachtes Saug­ ventil 8 in seiner Lage. Das Saugventil 8 besteht aus einem nicht näher bezeichneten Ventilteller, einer Druckfeder und einem Ventilanschlag­ stück, das sich an einer abgeschrägten Wand der Druckhülse 2 abstützt. Das Verspannstück 5 weist weiterhin eine zentrische, zu einem Druckven­ til 16 führende Bohrung auf. Das Druckventil 16 besteht aus einem Feder­ teller, einer Druckfeder und einem Anschlagteil 19, das in eine Füh­ rungshülse 15 eingeschoben ist. Die Führungshülse 15 liegt einendig als weiteres Verspannstück an dem Verspannstück 5 an. Am anderen Ende wird sie durch in den Pumpenkopf 1 eingeschraubbare Zylinderschrauben 17 mit­ tels eines Jochstücks 18 an das Verspannstück 5 angedrückt. Ein den Saugraum 9, der über eine Bohrung 1a im Pumpenkopf 1 mit dem das Ver­ spannstück 5 umgebenden Raum verbunden ist, aufweisendes Bauteil ist ebenfalls mittels Zylin­ derschrauben 17 am Pumpenkopf 1 gehalten.

Eine Plungerdichtung 10 besteht aus einem in eine Ausnehmung 2c der Druckhülse 2 eingeschobenen, sich an deren Schrägwand abstützen­ den Anschlagstück, einer Druckfeder, einem Führungsring, drei Dichtungs­ lamellen und einem weiteren Dichtring mit Keilring. Die Plungerdichtung 10 wird durch ein um den Plunger 7 schwimmend angeordnetes, im Quer­ schnitt rechteckiges Ringstück 11 am Austritt aus dem Zwischenraum zwi­ schen Plunger 7 und dem aus den miteinander verschrumpften Teilringen 6a, 6b bestehenden Verspannstück gehindert.

An dem Teilring 6b liegt außen ein weiteres Verspannstück 14 an, die beide gemeinsam durch Zylinderschrauben 17 an den Pumpenkopf 1 angepreßt werden. Das Ringstück 11 wird durch eine in das Verspannstück 14 einschraubbare Mutter fest an das aus den Teilringen 6a, 6b gebildete Verspannstück angepreßt.

Ein Zwischenraum 13 zwischen dem Ringstück 11 und einer Aus­ nehmung im Verspannstück 14 ist über eine Leitung 14a und eine nicht dargestellte weitere Leitung mit dem unter Vordruck stehenden Saugraum 9 verbunden. Dadurch wird eine Rückleitung etwaigen Leckwassers in den Saugraum 9 und damit eine Abdichtung des Plungers 7 erreicht, zumal sich auch in der Ringmutter 12 noch weitere Dichtungsteile 20 befinden. Die Ringmutter 12 weist Querbohrungen 12a zur Ableitung von Leckwasser in den Zwischenraum 13 auf. Der Plunger 7 weist an seinem äußeren Ende ein Verbindungsteil zu einer Pleuelstange auf.

Claims (11)

1. Hochdruckplungerpumpe mit mehreren die Plunger (7) aufneh­ menden Zylindern in einem Pumpenkopf (1) und jedem Zylinder axial hin­ tereinander zugeordnet ein einem Saugraum (9) vorgeschaltetes Saugventil (8) und einem Druckraum (3) vorgeschaltetes Druckventil (16), wobei je­ der Plunger (7) von einem als axial verspannte, im Pumpenkopf (1) gela­ gerte Druckhülse (2) ausgebildeten Zylinder umgeben ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckräume aller Zylinder in offener Verbindung stehen und dieser gemeinsame Druckraum (3) über je eine Lei­ tung mit jedem Zwischenraum (4) zwischen der Innenwand jedes Pumpenkop­ fes (1) und der Außenwand der an ihrem äußeren Ende gegenüber dem Pum­ penkopf (1) abgedichteten Druckhülse (2) verbunden ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verbin­ dungsleitung im Pumpenkopfgehäuse zwischen dem Druckraum (3) und jedem Zwischenraum (4).

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhülse (2) zwischen Verspannstücken (5; 6a, 6b) axial verspannt ist.

4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwände (2a) der zwischen den axialen Verspannstücken (5; 6a, 6b) an­ geordneten Druckhülse (2) nach außen um einen Winkel im Bereich von 5° abgeschrägt sind.

5. Pumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhülse (2) einendig eine Ausnehmung (2b) zur Aufnahme des Saug­ ventils (8) zentrisch zur Plungerachse aufweist und durch das als Zen­ tralventil ausgebildete, am Saugventil (8) anliegende Verspannstück (5) seiner Lage gehalten und über Leitungen (5a, 1a) mit einem Saugraum (9) verbunden ist.

6. Pumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckhülse (2) an dem dem Saugventil (8) gegenüberlie­ genden Ende eine Ausnehmung (2c) zur Aufnahme eines Teils einer Plunger­ dichtung (10) aufweist, deren weitere Teile in einem im Zwischenraum zwischen dem Plunger (7) und der Innenwand des als Ringstück ausgebilde­ ten Verspannstücks (6a, 6b) liegen.

7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver­ spannstück aus aneinandergeschrumpften Teilringen (6a, 6b) besteht.

8. Pumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Plunger (7) eine durch ein um diesem herum schwimmend gelagertes Ringstück (11) in ihrer Lage gehaltene Plungerdichtung (10) aufweist, wobei das Ringstück (11) durch eine Ringmutter (12) in einem am Verspannstück (6a, 6b) anliegenden zylindrischen, zusätzlichen Ver­ spannstück (14) axial verspannt ist.

9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwi­ schenraum (13) zwischen der Außenwand des Ringstücks (11) und einer Aus­ nehmung im zusätzlichen Verspannstück (14) über Leitungen (14a) mit dem Saugraum (9) in Verbindung steht.

10. Pumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das als Zentralventil ausgebildete Verspannstück (5) an der Saugseite der Druckhülse (2) durch eine als Verspannstück wirkende Führungshülse (15), die das Druckventil (16) zentrisch zum Plunger (7) in sich aufnimmt, mittels eines von Zylinderschrauben (17) am Pumpenkopf (1) gehaltenen Jochstücks (18) an die Druckhülse (2) andrückbar ist.

11. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckhülse (2) hydrostatisch gepanzert ist.